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Intel接口革命史——从总线看Intel主板芯片组发展历程
Intel接口革命史——从总线看Intel主板芯片组发展历程
2009-07-16 10:22
可以这样说,Intel处理器的成功,功劳有一半应记在自家的主板芯片组身上。从经典的430HX、430TX、440BX到如今的9XX系列,正是由于历代Intel主板芯片组+Intel处理器的绝佳搭配,才成就了一个帝国的辉煌。回首Intel主板芯片组的历程,我们除了可以看到其产品性能和功能不断进步外,更可清晰地看到,主板芯片组的发展史正是总线和接口技术的革命史。正是总线和接口技术一步步不断发展,才有了如今高性能的主流电脑。

 

一、PCI总线的X86时代

  关键词:PCI、SDRAM、MMX

 

430HX功能示意图

  386、486时代的主板芯片组市场群雄混战,进入586时代后,Intel凭借对自身CPU更了解的优势推出了430LX芯片组,并在随后的几次战役中一举取得了市场上的主动。限于篇幅,我们只对这类早期芯片组做文字介绍。

  第一款可称得上经典的Intel主板芯片组就是430HX。430HX芯片组由一片82439HX和一片82371SB组成,采用了并行PCI体系结构,符合PCI 2.1标准,缩短了总线的等待时间,提高了PCI设备的速度和整个系统的性能;可支持通用串行总线(USB),支持EDO定时功能,系统内存最高可达512MB;支持P54C(Pentium)和P55C(Pentium MMX)CPU;支持双CPU结构,可组成对称处理器结构体系。

  随后Intel又在430HX的基础上推出了其简化版本430VX,VX只支持单处器和最大256MB内存,但凭借较低的售价在消费级市场上走红。

  而Intel 430TX芯片组(由82439TX和82371AB组成)则可看成是英特尔在586时代的颠峰之作。它是Intel公司为配合Pentium MMX CPU而推出的芯片组,针对MMX技术进行了改进和优化,可达到更佳的多媒体应用效果。正式支持SDRAM内存,并支持SDRAM与EDO内存的混合使用。

二、AGP引领潮流的PⅡ时代

  关键词:AGP、PC66/PC100、ATA33、100MHz外频

  随着Pentium Ⅱ处理器的横空出世,Intel公司推出了440LX芯片组。除了提供对Slot 1处理器的支持外,其最大的特点就是支持带宽比PCI接口大三倍的AGP接口,同时支持PC66 SDRAM内存。

 

USB和AGP接口已成为当时主板标配

  当然,真正在PⅡ时代“风光无限”的还是一代经典芯片组440BX。做为440LX芯片组的后续产品,BX除了支持AGP、SDRAM(PC100)、ATA33外,还正式支持100MHz的外频,可支持450MHz的Pentium Ⅱ,内存最大可扩展到1GB,系统性能达到了PⅡ时代芯片组的顶峰。

  同期,BX的减化版本,主要用于支持Slot 1的440ZX和主要用于支持Socket 370的440ZX-66也曾在国内入门级市场或品牌机上流行过一段时间。

 

三、AGP 4×亦难挡整合主板雄起

  关键词:Socket 370、AGP 4×、PC133、ATA66/100、CPU转接卡

  Intel处理器全面进入Socket 370时代后,第一道“靓丽的风景线”却是大量BX主板用户纷纷使用“Socket 370转Slot 1转接卡”实现对新处理器的支持,这也算主板芯片组历史上的一大奇观。

 

Socket 370转Slot 1转接卡

●整合先锋810系列

  PⅢ时代真正的“英豪”是整合主板芯片组,它牢牢占据了整个主板市场的绝大部分。第一款产品便是一代经典810系列芯片组(由主芯片82810GMCH、输入输出控制82801ICH以及82802FWH组成),主要包含810芯片组、810E芯片组(支持133MHz的外频,支持Tualatin的810E又被称为810ET或810T)、810E2芯片组三大系列产品。该系列整合芯片组都整合了AGP显卡核心i740/752、CODEC音效控制器、MODEM CODEC控制器,没有AGP插槽,市场销量巨大。

  其中Intel 810主要又有82810和82810-DC100两种芯片,不同之处在于:82810-DC100集成了显存控制器,具备4MB/32位100MHz的显存,可以增加系统的显示性能:82810则完全用系统内存作为显存。

  Intel 810系列芯片组内部都集成了i752显示芯片,配合处理器软解压DVD也不是大问题,配合PⅡ、PⅢ等CPU也能较流畅地运行当时的主流游戏(整体性能强于同时期的SIS620、VIA MVP4等整合主板),所以一推出便受到了追求价性比的主流用户的普遍欢迎。

  而后期推出的810E2芯片组是810E的延续,支持使用133MHz频率的SDRAM,南桥改为与815E相同的ICH2芯片。与前一代的ICH(82801AA,或称ICH1)南桥相比,ICH2(82801BA)南桥支持ATA100硬盘传输标准、AC97音效和四个USB设备。

●黯然销魂820系列

  同期,还出现了采用RDRAM内存的820/840系列芯片组,但由于其高昂的价格,以及820芯片组因MTH芯片存在问题而导致产品全部被收回的事件,它很快淡出市场,在国内桌面市场上始终没有成为主流。

●大家风范815系列

  经典815/815E系列芯片组提高了总体性能。增加了i752整合显卡的显存,最大性能增益可达30%;支持AGP 4×图形总线,AGP 1×/2×输入/输出可用3.3V或1.5V电压,AGP 4×输入输出支持1.5V电压,可升级性大大增强,这样整合主板也可通过升级独立显卡以获得更高的性能;采用ICH2南桥的产品支持ATA/100、双USB控制器和四个USB设备;支持AC’97。

经典的MSI 815EPT Pro-R主板

  而其中的815EP芯片组(俗称“BX133”)是英特尔公司继BX芯片组之后推出的首个直接支持SDRAM模组的独立型芯片组。815EP取消了815E的整合图形芯片,其余功能都完全相同,并比BX芯片组多出对Ultra ATA/100硬盘、PC133 SDRAM、AGP 4×插槽、四组USB接口的支持。所以它一诞生,便顺理成章地在市场上接替了BX的位置。

  此外,为了配合0.13微米“Tualatin”处理器的出世,Intel在后期也推出了一系列的支持“Tualatin”的升级产品,包含815EB(全称815EP B-STEP,又名815EPT,是815EP的后续产品)、815EG(815E的后续产品)、815G(去掉了AGP插槽,南桥为ICH1)等等。

 

  在TX、BX、810、815系列主板芯片组的强势表现下,Intel一步步确定了主板芯片组老大的地位。转眼间,Intel开始杀入P4和845时代,在Intel的鼎力推广和助威下,DDR、USB 2.0、AGP8×都开始成为主板的标配。

四、DDR主宰845系列

  关键词:DDR、FSB、USB 2.0、Pentium 4、Socket 478、ICH4

 

  2000年11月21日,Intel的又一王牌产品Pentium 4(奔腾四)诞生,与此同时,支持Socket 423接口Pentium 4的845和850芯片组也被推出。

  从820开始,Intel就对RDRAM(Rambus)内存技术青睐有加,82850 MCH+ICH2芯片组就是Intel贯彻这种战略的表现。

  但事实证明Intel选择了一个错误的方向。虽然英特尔在850之后又推出了850E芯片组,对850进行了改进,加入了对533MHz前端总线(FSB)和PC1066 RDRAM的支持,其南桥仍采用ICH2芯片,不支持USB 2.0。随着VIA、SIS等厂商廉价的DDR芯片组大量上市,850系列注定走向没落。

  最初的845芯片组,只支持PC133 SDRAM内存,性能平庸,再加上Socket 423 P4本身性能有限,两者搭配只能和100MHz赛扬Ⅱ比拼。为了改变这种尴尬局面,Intel迅速推出了Socket 478接口的P4,而其配套平台也升级为845D。845D后面的这个D代表的就是DDR(Dual date rate SDRAM)内存,DDR具备SDRAM内存的双倍速率。845在与DDR技术结合后,平台的整体性能大为提升。

 

845GE芯片组  随后,Intel趁热打铁,接连推出了845E、845G、845GL、845PE、845GE、845GV等芯片组,它们是在845D基础上不断革新和进行市场细分的结果。

  支持ICH4南桥是它们共同的特点。ICH4南桥芯片的编号为82801DB,提供了6个USB 2.0接口和ATA100接口的支持。作为英特尔桌面平台首款支持USB 2.0(480Mbps)传输的南桥芯片,ICH4对USB 2.0接口产品的普及起到了很大的推动作用。而845PE、845GE、845GV等芯片组则开始正式支持DDR333内存。  在845系列产品中,整合主板芯片组仍占据了大半江山,845G(核心频率200MHz)、845GL、845GE(核心频率266MHz)、845GV整合的Intel Extreme Graphics显卡性能与i752的性能相比有了很大进步。能够支持D3D和OpenGL,支持AGP 4×,性能已接近GF2 MX200,可满足主流办公和当时一般3D游戏需求。

五、SATA现身865系列

  关键词:AGP 8×、SATA、800MHz FSB、双通道DDR400、HT技术

 

 

ICH5R南桥实现对RAID集成  进入P4时代后,Intel的新技术更新更为快速,FSB(前端总线)一举跨入800MHz,P4C、P4E等经典的处理器产品接连推出。

  845系列的后续产品——865系列(包含865P、865PE、865G、875P)也被推出,875P主要面向高端市场,而其他产品则针对主流市场。

865系列的开发代号为Springdale,支持英特尔HT(超线程)技术,自带显卡的865G是该系列的早期产品,不带显卡的865PE和仅支持533MHz FSB的865P,可支持0.09微米工艺的Socket 478 Prescott(P4E)处理器。支持DDR 266/333/400双通道内存,支持AGP 8×的显卡接口,并且还支持CSA(通信流架构)。

  该系列芯片组所搭配的南桥芯片亦升级为ICH5(82801EB)/ICH5R(82801ER)。在ICH4的基础上,ICH5和ICH5R南桥将6个USB 2.0接口增加到8个,并且超前性地提供了两个SATA硬盘接口。

SATA全称为Serial ATA(也就是串行ATA),它与以前广泛采用的ATA/100或ATA/133等接口最根本的不同在于,以前硬盘的ATA接口类型都是采用并行方式进行数据通信,而Serial ATA则采用串行方式进行数据传输,支持热插拨,数据传输率可达150MB/s(SATA1.0标准),从865系列开始,SATA技术便逐步取代IDE成为存储器市场上的主流。

  值得一提的是,在Intel南桥芯片中,ICH5R首次增加了对SATA RAID功能的支持。此后SATA RAID功能便成为Intel中高端芯片组的标配。

  此外,为了给Pentium D提供一个低价平台,2006年初Intel重新启用了已经停产的865G/865GV芯片组。老树开新花,865G/865GV芯片组不但支持LGA 775封装的赛扬D、P4系列处理器,还可以支持Pentium D双核处理器。

六、PCI-E托起915系列

  关键词:LGA775、PCI-E、DDR2 533、ICH6、GMA900

 

 

Intel主板迈入LGA775时代  915/925系列主板的推出,让总线和接口技术进一步被突破,LGA775、PCI-E、DDR2 533、HDA(HD Audio)等技术被纷纷引入。

  LGA 775(Socket T)接口的CPU没有了传统的针脚,取而代之的是全金属的接触点。这些接触点与主板底座上的弹性触须相连接,可以有效地解决信号干扰的问题。虽然早期用户在安装使用LGA775时常因使用不当造成触须的变形和损坏,但在Intel的强力推广下,LGA775接口最终一统江湖成为英特尔主板的标配。

  作为PCI-E总线的主导厂商之一,Intel也为PCI-E总线的普及起到了重要作用。PCI-E是PCI Express的简称,是用来代替PCI、AGP接口规范的一种新总线,由PCI或AGP的并行数据传输变为串行数据传输,它采用了点对点技术,允许每个数据建立自己的数据通道,这样极大地提高了相关设备之间的数据传送速度。PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16等。目前PCI-E已经成为主板和显卡的主流接口。

  此外,915系列中的915G、915GL、915GV、910GL等整合芯片组的集成显卡也升级为Intel Graphics Media Accelerator 900(简称GMA900),它使用一个PCI Express X1接口,这是Intel首次在集成图形内核里直接支持DirectX 9与OpenGL1.4。这个核心支持DX9的像素着色引擎(Pixel Shader 2),并且带有四条像素管道,硬件支持Pixel Shader像素渲染2.0,核心频率达333MHz,顶点着色引擎(Vertex Shader)仍由CPU通过软件处理。但相对于865系列的Extreme Graphics 2,集成的图形处理性能已有了质的提升。

  845、865系列主板芯片组保证了Intel在P4时代的王者地位,而915系列芯片组的推出则将主板带入了全新的PCI-E、DDR2、LGA775时代,确保了Intel在主板芯片组市场上的领先。在这之后,Intel越战越勇,随着945、975、965系列芯片组的推出,Intel变得更为强大。

七、945系列群英会

  关键词:双通道DDR2 667、SATA 2(3Gbps)、ICH7、1066MHz FSB(表1)

 

  915/925系列主板芯片组为后续945/955/975系列芯片组的推出做好了铺垫,后者只是在前者的基础上小改而成。

●945系列

  Intel先期发布支持双核处理器的945系列芯片组主要有82945P、82945G、82945GZ及82945PL。

 

  945P、945G芯片组支持双通道DDR2 667内存、1066/800MHz系统总线、PCI-E ×16显卡、以及SATA 2(3Gbps)等。此外,英特尔945P/G芯片组还可以支持英特尔主动管理技术,该技术是面向企业的下一代远程客户端网络管理技术。

  而945PL和945GZ则是前两者的简化版本,只支持800MHz FSB,仅支持最大2GB的DDR2 533内存,945GZ不支持独立的显卡插槽。低价945PL的出现,成为消费级主板市场上的又一热门产品。

  在945G、945GZ核心中集成了支持DirectX 9.0的Intel GMA950显示核心(Intel Graphics Media Accelerator 950),它是GMA900的升级版。相对于上一代的GMA900 ,GMA950除了在频率方面由原来的333MHz提升至400MHz之外,另一较大的改进就是在视频回放性能方面,对HDTV的视频回放做了优化,使回放的速度与画质都有了很大的提升。

  其南桥芯片ICH7同样值得关注,ICH7可看做是ICH6的加强版芯片,在PCI-E部分和磁盘控制部分作了规格提升。支持SATA 2的大部分标准、支持RAID 0/1/0+1/5和Matrix RAID,兼容NCQ(Native Command Queuing)功能。支持改良的HD Audio标准。

  小知识:NCQ——NCQ是在SCSI磁盘广泛应用的TCQ(Tagged Command Queuing)技术的ATA精简版本,稍有弱化但仍旧能够有效提高磁盘在多I/O应用环境的性能;一般SATA硬盘驱动器都支持这项技术,NCQ也是接口速率高达300MB/s的SATA 2的标准之一。

●955X/975X双雄会

  支持1066MHz FSB的955X Express芯片组是Intel在PC系统架构全面升级到PCI -E/DDR2/LGA775封装Pentium处理器之后的第二代旗舰产品,它的目标是代替925/925XE Express。前后两代芯片组最大的区别是955X Express的MCH部分能够支持双核心处理器,而925/925XE Express仅能支持Pentium4和Celeron;此外,955X Express在保持了向下兼容Pentium4的功能外,还在MCH和ICH部分全面升级,规格和支持特性都得到了增强。

  为了对应65nm制程的双核心(Presler)及单核心(Cedarmill)9XX系列双核处理器,955X的修订版975X应运而生。它可全面支持ATI的CrossFire和NVIDIA的SLI双卡互连技术,在主要规格上和955X大同小异。随着Core 2 Duo(酷睿2)系列处理器产品的批量上市,955X和975X已告别高端,成为市场上的平价产品。

●支持“扣肉”的946系列

  946系列产品的946GZ+ICH7芯片组支持FSB 800/533MHz的Pentium D、Pentium 4和Conroe单核心处理器。Intel 946GZ与945GZ相比,并不是简简单单的换个名号,而是进行了比较大的升级。最高支持4GB双通道DDR2 533/667内存。集成的显示核心已非GMA950,而是第四代新核心的图形芯片GMA3000,核心频率为400MHz,四条渲染管线,支持DX9.0c和OpenGL,最高能动态调用256MB显存,其性能已能基本应付主流3D游戏在低特效下的需求。此外,946GZ还额外提供了PCI-E ×16显卡升级扩展接口。另一款946PL和946GZ具备相同的功能,只是没有集成显卡。

●特别的945GT

  945GT是Intel专门推出的一款支持移动处理器的桌面主板芯片组。该主板芯片组支持667MHz前端总线,标配ICH7m-DH南桥芯片,支持PCI-E ×16,支持双通道DDR2 667/533/400内存,支持SATA 3G RAID以及英特尔Matrix RAID功能及热插拔功能。945GT的出现让低功耗高性能的笔记本CPU也可被用在Digital Home(数字家庭)、Digital Office(数字办公)、HTPC等传统桌面型PC上。

 

945GT是组建HTPC的最佳选择

八、扣肉的标配平台

  关键词:Core2 Duo(酷睿2)、1066MHz FSB、双通道DDR2 800、ICH8、ViiV(表2)

 

  随着新一代Core2 Duo(酷睿2)杀来,965系列芯片组也随之上市。从965系列芯片组开始,Intel改变了芯片组的命名方法,将代表芯片组功能的字母从后缀改为前缀,并且针对不同的用户群体进行了细分,如P965、G965、Q965和Q963等等。P是面向个人用户的主流芯片组版本,无集成显卡;G是面向个人用户的主流的集成显卡芯片组;Q则是面向商业用户的企业级台式机芯片组,具有与G类似的集成显卡及增强的办公功能。

 

Core2 Duo CPU+G965芯片组

●北桥特点

  82P965、82G965、82Q965和82Q963支持以下特色技术:①Intel Fast Memory Access(Intel FMA,英特尔快速内存访问技术);Intel Flex Memory Technology(Intel FMT,英特尔灵活内存技术),允许插入不同大小的内存且能继续维持双通道模式;②Intel Quiet System Technology(Intel QST,英特尔静音系统技术),智能系统风扇转速控制算法会根据系统的工作温度范围,自动调节风扇转速;③USB Port Disable(USB端口禁用技术),可根据需要启用或禁用单独的USB端口。它们还可分别支持面向商业用户数字办公的vPro(博锐)技术和面向数字家庭的Intel ViiV(欢跃)技术等等。

  P965、G965、Q965支持双通道800/667/533内存,Q965和Q963集成了支持DirectX 9.0c和OpenGL 1.4的Intel GMA3000显示核心;G965则集成了支持DirectX 10和OpenGL 1.5以及Intel Clear Video技术(英特尔清晰视频技术)的Intel GMA X3000显示核心,Intel GMA X3000在Intel集成显卡中首次实现了支持硬件T&L,支持H.264硬件解码和HDMI(高清晰多媒体)多媒体影音输出接口。

●ICH8南桥特点

  在发布新一代965芯片组的同时,Intel也正式推出了相应的ICH8系列南桥芯片。ICH8是ICH7的改进版,除了USB接口由8个增至10个、SATA2接口由4个增至6个、首次内建千兆以太网控制器、支持6个PCI-E ×1、支持主动管理技术(iAMT)和静音系统技术(QST),全面取消对AC’97音频技术的支持,只保留高清音频(HDA)输出,同时不再提供PATA用的IDE接口,强制进入SATA时代。

 

P965主板

  ICH8有4个不同的版本,分别是低端版ICH8、主流版ICH8R、数字企业版ICH8DO和数字家庭版ICH8DH。其中与P965搭配的是ICH8R和ICH8DH,二者的主要区别是前者支持新版的Intel矩阵存储技术(MST),MST技术可提供两个外置3Gbps eSATA接口,从而将SATA接口数量增至6个,支持AHCI和RAID 0/1/5/10等模式。ICH8面向低端市场,只支持4个SATA接口;ICH8-DO则配合企业平台芯片组Q965使用,支持iAMT技术。

总结

  通过回顾Intel主板芯片组,我们可以感觉到,在接口和总线技术的不断进步下,主板芯片组正变得越来越强大,集成度越来越高。由此我们也有理由相信,明天的主板芯片组必将更强大,其性能更高,设计也将更加人性化。AMD收购ATI之后,势必在芯片组上有所作为,加上原来的NVIDIA和VIA,Intel在未来芯片组市场上必有一场恶战。

 

 


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